1、國家中職教育改革發展示范學校建設項目優質教案宏 程 序貴州省電子信息高級技工學校數控中心2013年5月宏 程 序 設 計宏程序與子程序類似,對編制相同加工的操作可以使程序簡化.同時宏程序中可以使用變量，算術和邏輯運算及轉移指令，還可以方便地實現循環程序設計。使相同加工操作的程序更方便，更靈活。本章以FANUC系統為例介紹宏程序設計的內容。12.1 變量的定義 宏程序中使用的變量與日常生活中使用的變量不同，變量用符號“#”后跟變量的變量號指定。變量可分為四種類型。 1. 空變量 #0為空變量，該變量不能賦值。 2. 局部變量 #1#33為局部變量，局部變量只能在宏程序中存儲數據。當斷電時局部變量

2、被初始化為空，調用宏程序時，自變量對局部變量賦值。局部變量的數值范圍10-291047或-1047-10-29，如果計算結果超過該范圍則發出P/S報警No.111。 3. 公共變量 #100#199、#500#999為公共變量，公共變量在不同的宏程序中意義相同。當斷電時，變量#100#199被初始化為空，變量#500#999的數據不會丟失。全局變量的數值范圍10-291047或-1047-10-29，如果計算結果超過該范圍則發出P/S報警No.111。 4. 系統變量 #1000為系統變量，系統變量用于讀和寫CNC運行時的各種數據，如刀具的當前位置和補償 值等。 5. 變量與地址（自變量）的對

3、應關系系統可用兩種形式的自變量指定，表12-1為自變量指定I的自變量與變量的對應關系。表12-2為自變量指賓II的自變量與變量的對應關系。表12-1 自變量指定I的變量對應關系地址（自變量）變量號地址（自變量）變量號地址（自變量）變量號A#1I#4T#20B#2J#5U#21C#3K#6V#22D#7M#13W#23E#8Q#17X#24F#9R#18Y#25H#11S#19Z#26在自變量指定I中，G、L、O、N、P不能用，地址I、J、K必須按順序使用，其它地址順序無要求。舉例：G65 P3000 L2 B4 A5 D6 J7 K8 正確（J、K符合順序要求）在宏程序中將會把4賦給#2，把5

4、賦給#1，把6賦給#7，把7賦給#5，把8賦給#6 舉例：G65 P3000 L2 B3 A4 D5 K6 J5 不正確（J、K不符合順序要求）表12-2 自變量指定II的變量對應關系地址（自變量）變量號地址（自變量）變量號地址（自變量）變量號A#1K3#12J7#23B#2I4#13K7#24C#3J4#14I8#25I1#4K4#15J8#26J1#5I5#16K8#27K1#6J5#17I9#28I2#7K5#18J9#29J2#8I6#19K9#30K2#9J6#20I10#31I3#10K6#21J10#32J3#11I722K10#33 自變量指定II使用A、B、C和1次，使用I、

5、J、K各10次。 系統能夠自動識別自變量指定I和自變量指定II并賦給宏程序中相應的變量號。如果自變量指定I和自變量指定II混合使用，則后指定的自變量類型有效。 舉例：G65 A1.0 B2.0 I-3.0 I4.0 D5.0 p1000宏程序中：#1:1.0#2:2.0,#3:#4:-3.0#5:#6:#7:5.0 說明：I4.0為自變量指定II，D為自變量指定I，所以#7使用指定類型中的D5.0，而不使用自變量指定II中的I4.0。6. 本級變量#1#33作用于宏程序某一級中的變量稱為本級變量，即這一變量在同一程序級中調用時含義相同，若在另一級程序（如子程序）中使用，則意義不同。本級變量主要

6、用于變量間的相互傳遞，初始狀態下未賦值的本級變量即為空白變量。 局部變量#1#33（一個宏程序中的同名變量）從0到4級，主程序是0級。每調用一個含有同名變量的宏程序，級別加1，前一級的變量被保存。當一個宏程序結束（執行M99）時，級別減1。例如：主程序宏程序宏程序宏程序宏程序（0級）（1級）（2級）（3級）（4級）O0001O0002O0003O0004 O0005#1=1；#1=2#1=3#1=4#1=5G65P2A2；G65P3A3G65P4A4G65P5P5M99M30M99M99M9912.2 變量的運算 對宏程序中的變量可以可以進行算術運算和邏輯運算。 1. 算術運算 可以進行加、減

7、、乘、除運算。運算功能和格式如表12-3所示。舉例：G00X#1+#2X坐標的值是變量1與變量2之和。 2. 三角函數計算對宏程序中的變量可進行正弦（SIN）、反正弦（ASIN）、余弦（COS）、反余弦（ACOS）、正切（TAN）、反正切（ATAN）函數運算。三角函數中的角度以度為單位。運算功能和格式如表12-3所示。表12-3 變量運算功能表類型功能格式舉例備注算術運算加法#i=#j+#k#1=#2+#3常數可以代替變量減法#i=#j-#k#1=#2-#3乘法#i=#j*#k#1=#2*#3除法#I=#j*#k#1=#2/#3三角函數運算正弦#i=SIN#j#1=SIN#2角度以度指定35&

8、#176;30表示為35.5常數可以代替變量反正弦#i=ASI#j#1=ASIN#2余弦#i=COS#j#1=COS#2反余弦#i=ACOS#j#1=ACOS#2正切#i=TAN#j#1=TAN#2反正切#i=ATAN#j#1=ATAN#2其它函數運算平方根#i=SQRT#j#1=SQRT#2常數可以代替變量絕對值#i=ABS#j#1=ABS#2舍入#i=ROUN#j#1=ROUN#2上取整#i=FIX#j#1=FIX#2下取整#i=FUP#j#1=FUP#2自然對數#i=LN#j#1=LN#2指數對數#i=EXP#j#1=EXP#2邏輯運算與#i=#jAND#k#1=#2AND#2按位運算或

9、#i=#j OR #k#1=#2OR#2異或#i=#j XOR #k#1=#2XOR#2轉換運算BCD轉BIN#i=BIN#j#1=BIN#2BIN轉BCD#i=BCD#j#1=BCD#2對于反反正弦（ASIN）取值范圍如下： 當參數（No.6004#0）NAT位設為0時：270°90° 當參數（No.6004#0）NAT位設為1時：-90°90° 當#j超出-11時發出P/S報警No.111。對于反余弦（ACOS）的取值范圍如下： 取值范圍180°0° 當#j超出-11時發出P/S報警No.111。對于反正切（ATAN）的取值范圍如

10、下： 當參數（No.6004#0）NAT位設為0時：0°360° 當參數（No.6004#0）NAT位設為1時：-180°180°3. 其它函數計算對宏程序中的變量還可以進行平方根（SQRT）、絕對值（ABS）、舍入（ROUN）、上取整（FIX）、下取整（FUP）、自然對數（LN）、指數（EXP）運算。運算功能和格式如表12-3所示。對于自然對數LN#j，相對誤差可能大于10-8。當#j0時，發出P/S報警No.111。對于批數函數EXP#j，相對誤差可能大于10-8。當運算結果大于3。65×1047（j大約110）時，出現溢出并發出P/S報警

11、No.111。對于取整函數ROUN#j，根據最小設定單位四舍五入。例如，假設最小設定單位為1/1000mm，#1=1.2345,則#2=ROUN#1的值是1.0。對于上取整FIF#j，絕對值值大于原數的絕對值。對于下取整FUP絕對值小于原數的絕對值。例如，假設#1=1.2，則#2=FIX#1的值是2.0。 假設#1=1.2，則#2=FUP#1的值是1.0。 假設#1=-1.2，則#2=FIX#1的值是-2.0。 假設#1=-1.2，則#2=FUP#1的值是-1.0。4. 邏輯運算對宏程序中的變量可進行與、或、異或邏輯運算。邏輯運算是按位進行。運算功能和格式如表12-3所示。5. 數制轉換變量可

12、以在BCD碼與二進制之間轉換。 6. 關系運算 由關系運算符和變量（或表達式）組成表達式。系統中使用的關系運算符如下。 （1）等于（EQ）用EQ與兩個變量（或表達式）組成表達式，當運算符EQ兩邊的變量（或表達式）相等時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1EQ#2，當#1與#2相等時，表達式的值為真。 （2）不等于（NE）用NE與兩個變量或表達式組成表達式，當運算符NE兩邊的變量（或表達式）不相等時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1NE#2，當#1與#2不相等時，表達式的值為真。 （3）大于等于（GE）用GE與兩個變量或表達式組成表達式，當左邊的變量（或表達式）大于或等于右邊的變量（或表達

13、式）時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1GE#2，當#1大于或等于#2時，表達式的值為真。否則為假。 （4）大于（GT）用GT與兩個變量或表達式組成表達式，當左邊的變量（或表達式）大于右邊的變量（或表達式）時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1GT#2，當#1大于#2時，表達式的值為真。否則為假。 （5）小于等于（LE）用LE與兩個變量或表達式組成表達式，當左邊的變量（或表達式）小于或等于右邊的變量（或表達式）時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1LE#2，當#1小于或等于#2時，表達式的值為真。否則為假。 （6）小于（LT）用LT與兩個變量或表達式組成表達式，當左邊的變量（或表達式）

14、小于右邊的變量（或表達式）時，表達式的值為真，否則為假。例如，#1GE#2，當#1大于#2時，表達式的值為真。否則為假。 7. 運算優先級運算符的優先順序是（1）函數。函數的優先級最高。（2）乘、除、與運算。乘、除、與運算的優先級次于函數的優先級。（3）加、減、或、異或運算。加、減、或、異或運算的優先級次于乘、除、與運算。乘、除、與運算的優先級。 （4）關系運算。關系運算的優先級最低。 用方括號可以改變優先級，括號不能超過5層。超過5層時，發出P/S報警No.111。 8. 變量值的精度變量值的精度為8位十進制數。例如，用賦值語句#1=9876543210123.456時，實際上#1=9876

15、543200000.000。 用賦值語句#2=9876543277777.456時，實際上#1=9876543300000.000。12.3 宏程序結構宏程序從結構上可以有順序結構、分支結構和循環結構。本節介紹分支和循環結構的實現方法。 1. 無條件轉移（GOTO） 格式：GOTOn；n為順序號（19999）例如，GOTO6； 語句組 N6 G00X100； 執行GOTO6語句時，轉去執行標號為N6的程序段。 2. 條件轉移（IF） 格式：IF關系表達式GOTOn；例如，IF#1LT30 GOTO7 語句組 N7G00X100X5 如果#1大于30，轉去執行標號為N7的程序段，否則執行GOTO

16、7下面的語句組。 3. 條件轉移（IF） 格式：IF表達式THEN THEN后只能跟一個語句。例如，IF#1EQ#2THEN#3=0; 當#1等于#2時，將0賦給變量#3。4. 循環（WHILE）格式：WHILE關系表達式DO m; 語句組； END m；當條件表達式成立時執行從DO到END之間的程序，否則轉去執行END后面的程序段。例如，#1=5；WHILE#1LE30DO 1； #1=#1+5； G00X#1Y#1；END 1；M99； 當#1小于等于30時，執行循環程序，當#1大于30時結束循環返回主程序。12.4 宏程序的調用與返回 1. 宏程序的簡單調用宏程序的簡單調用是指在主程序中

17、，宏程序可以被單個程序段單次調用。調用指令格式：G65P（宏程序號）L（重復次數）（變量分配）其中：G65宏程序調用指令P（宏程序號）被調用的宏程序代號；L（重復次數）宏程序重復運行的次數，重復次數為1時，可省略不寫；（變量分配）為宏程序中使用的變量賦值。宏程序與子程序相同的一點是，一個宏程序可被另一個宏程序調用，最多嵌套4層。2. 宏程序的開始與返回宏程序的編寫格式與子程序相同。其格式為：O0010（00018999為宏程序號） /程序名N10 /指令 N30 M99 /宏程序結束 宏程序以程序號開始，以M99結束。12.5 宏程序應用舉例例1：加工如圖12-1所示的橢圓表面，材料為中碳鋼。

18、由于一般的數控系統無橢圓插補功能，手工編程可用宏程序實現編程計算。本例使用Ø20鍵槽銑刀分兩層銑削，每一次切削深度為5mm。按刀具刀具軌跡編程。圖12-1 橢圓輪廓圖主程序O0001N0001 G92X0.0Y0.0Z150.0；工件坐標系原點設在工件中心距頂面上N0002 M03S300；主軸正轉，轉速N0003 G00X-80.0；刀具移至橢圓左端點處N0004 G00Z1.0；快速接近工件N0005 G01Z0.0F100.0 慢速接近工件N0006 G65P0100A80.0B50.0C-5.0橢圓長半軸為80，短半軸為50。Z向進刀5mmN0007 G65P0100A80.

19、0B50.0C-10.0橢圓長半軸為80，短半軸為50。Z向進刀5mmN0007 G00Z150.0；抬刀N0008 G00X0.0Y0.0；刀具回起點N0009 M05；主軸停N0010 M30；程序結束宏程序O1000#10=-#1；#1為長半軸=80，#2為短半軸=50，#10為X坐標N1000 G01Z#3；#3為Z向進刀深度WHIL#10LE#1DO1；X坐標小于等于80循環加工上半橢圓#11=SQRT#1*#1-#10*#10*#2/#1；#11為Y坐標用橢圓公式計算N1001 G01X#10Y#11F100.0；切削進給#10=#10+0.05；修改X坐標，X+0.05END1;

20、#10=#1；#1為長半軸=80，#2為短半軸=50，#10為X坐標WHIL#10GE-#1DO2；X坐標小于等于80循環加工下半橢圓#11=-SQRT#1*#1-#10*#10*#2/#1；#11為Y坐標用橢圓公式計算N1002 G01X#10Y#11F100；切削進給#10=#10-0.05;修改X坐標，X-0.05END2;N1003 M99返回主程序例2：加工如圖12-2所示的凹槽表面。零件材料為中碳鋼。為保證表面質量，內外輪廓先粗加工后精加工，粗加工內輪廓時刀補半徑比刀具半徑大0.2mm，作為精加工余量。精加工的刀補半徑與刀具半徑相同。工序卡片和刀具卡片見表12-4和表12-5所示。

21、圖12-2 凹槽表面零件表12-1 實例3用刀具卡片產品名稱或代號數控車實訓零件名稱典型零件3零件圖號03序號刀具號刀具規格名稱數量加工表面刀具直徑mm備注1T01Ø20鍵槽銑刀1中心島輪廓粗第1層20.0刀補號12T01Ø20鍵槽銑刀1深度進刀20.0刀補號13T01Ø20鍵槽銑刀1中心島輪廓粗第2層20.0刀補號14T01Ø20鍵槽銑刀1中心島輪廓精20.0刀補號25T01Ø20鍵槽銑刀1矩形凹槽第1層20.0無刀補6T01Ø20鍵槽銑刀1深度進刀20.0無刀補7T01Ø20鍵槽銑刀1矩形凹槽第2層20.0無刀補8T01

22、Ø20鍵槽銑刀1異形凹槽第1層20.0無刀補9T01Ø20鍵槽銑刀1深度進刀20.0無刀補10T01Ø20鍵槽銑刀1異形凹槽第2層20.0無刀補11T02Ø8鍵槽銑刀1凹槽外輪廓粗第1層8.0刀補號312T02Ø8鍵槽銑刀1深度進刀8.0刀補號313T02Ø8鍵槽銑刀1凹槽外輪廓粗第2層8.0刀補號314T02Ø8鍵槽銑刀1凹槽外輪廓精8.0刀補號415T01Ø20鍵槽銑刀1中心處的上斜面20.0刀補號216T01Ø20鍵槽銑刀1中心處的下斜面20.0刀補號217T01Ø20鍵槽銑刀1中心處的右

23、斜面20.0刀補號218T01Ø20鍵槽銑刀1中心處的左斜面20.0刀補號2表12-2 數控加工工序卡單位名稱北華航天工業學院產品名稱或代號零件名稱零件圖號數控銑實訓典型零件303工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001O0010平口鉗XH714實訓中心工步工步內容刀具號刀具規格mm主軸轉速r/min進給速度mm/min切削深度mm備注1中心島輪廓粗第1層T01Ø203001006D1=20.42深度進刀T01Ø20300506D1=20.43中心島輪廓粗第2層T01Ø203001006D1=20.44中心島輪廓精T01Ø2030010012D

24、2=20.05矩形凹槽第1層T01Ø2030010066深度進刀T01Ø203005067矩形凹槽第2層T01Ø2030010068異形凹槽第1層T01Ø2030010069深度進刀T01Ø2030050610異形凹槽第2層T01Ø20300100611凹槽外輪廓粗第1層T02Ø8350806D3=8.412深度進刀T02Ø8350506D3=8.413凹槽外輪廓粗第2層T02Ø8350806D3=8.414凹槽外輪廓精T02Ø83508012D4=8.015中心處的上斜面T01Ø20

25、300100計算D2=20.016中心處的下斜面T01Ø20300100計算D2=20.017中心處的右斜面T01Ø20300100計算D2=20.018中心處的左斜面T01Ø20300100計算D2=20.0 圖12-3 工步1工步4的走刀路線圖 圖12-4 工步5工步7的走刀路線圖 圖12-5 工步8工步10的走刀路線圖 圖12-16 工步5工步7的走刀路線圖圖12-3至圖12-6給出了有關工步的走刀路線圖。主程序O0100N0101 G92X0.0Y0.0Z150.0;設定坐標系N0102 M06T01H01;換第1號刀N0103 G00Z1.0M03S30

26、0.0;接近工件起動主軸N0104 G00X30.0Y25.0;進入切削起點AN0105 G01Z-6.0F50.0;Z向切入工件（粗加工第1次深度）N0106 G01X15.0Y15.0G42D1F100.0;A-B（D1刀補比實際直徑大0.2mm，右刀補）N0107 G65P0200I15.0J15.0;調用切矩形宏程序N0108 G01X30.0Y25.0G40;回切削起點AN0109 G01Z-12.0F50.0;Z向切入工件（粗加工第2次深度）N0110 G01X15.0Y15.0G42D1F100.0;A-B（D1刀補比實際直徑大0.2mm，右刀補）N0111 G65P0200I1

27、5.0J15.0;調用切矩形宏程序N0112 G01X30.0Y25.0G40;回切削起點AN0113 G01X15.0Y15.0G42D2F100.0;A-B（D2與實際直徑相同，精加工）N0114 G65P0200I15.0J15.0;調用切矩形宏程序N0115 G01X30.0Y25.0G40;回切削起點AN0116 G00Z-6.0;抬刀（粗加工第1次深度）N0117 G01X35.0Y29.0;A-B（切削矩形無刀補）N0118 G65P0200I35.0J29.0;調用矩形宏程序N0119 G01X30.0Y25.0回切削起點AN0120 G01Z-12.0F50.0；Z向切入工件

28、（粗加工第2次深度）N0121 G01X35.0Y29.0;A-B（切削矩形無刀補）N0122 G65P0200I35.0J29.0;調用矩形宏程序N0123 G01X30.0Y25.0回切削起點AN0124 G01Z-6.0;切削兩端余量（粗加工第1次深度）N0125 G65P0300;切第1層N0126 G01X30.0Y25.0回切削起點AN0127 G01Z-12.0;Z向進刀（粗加工第2次深度）N0128 G65P0300;切第2層N0129 G01X30.0Y25.0回切削起點AN0130 M06T02H02;換第2把刀N0131 G01X30.0Y25.0;進入切削起點N0132

29、 G00Z1.0;接近工件N0133 G01Z-6.0F50.0;切入6mm深（粗加工第1次深度）N0134 G01X0.0Y44.0G41D3F100.0;A-B（切入曲線輪廓到上部長邊的中點）N0135 G65P0400;調曲線輪廓宏程序N0136 G01X30.0Y25.0G40;進入切削起點AN0137 G01Z-12.0F50.0;Z向切入深度12mm（粗加工第2次深度）N0138 G01X0.0,Y44.0G41D3F100.0;A-B（切入曲線輪廓到上部長邊的中點）N0139 G65P0400;調曲線輪廓宏程序N0140 G01X30.0Y25.0G40;回起刀點AN0141 G

30、01X0.0Y44.0G41D4F100.0；A-B（切入到長邊中點第4號刀補）N0142 G65P0400;調用曲線輪廓宏程序N0143 G01Z-2;抬刀至斜面頂點高度N0144 G01X30.0Y25.0G40;加工切削起點AN0145 M06T01H01;換第1號刀N0146 G01X30.0Y0.0G42D2進入上斜面起點處N0147 G65P0500I30.0J0.0I-30.0J30.0;加工上斜面N0148 G00Z-2.0;抬刀N0149 G00X30.0Y25.0G40;回切削起點N0150 G01X30.0Y0.0G41D2F100.0；進入下斜面起點處N0151 G65

31、P0600I30.0J0.0I-30.0J-30.0;加工下斜面N0152 G00Z1.0;抬刀N0153 G00X30.0Y25.0G40;回切削起點N0154 G01Z-2.0F100.0下刀N0155 G01X0.0Y30.0G41D2；進入右斜面起點N0156 G65P0700I0.0J30.0I30.0J-30.0;加工右斜面N0157 G00Z1.0抬刀N0158 G00X30.0Y25.0Z-2G42F100.0;回切削起點N0159 G01Z-2.0下刀N0160 G01X0.0Y30.0G42D2進入左斜面起點N0161 G65P0800I0.0J30.0I-30.0J-30

32、.0;加工左斜面N0162 G00Z150.0;Z向回初始位置N0163 G00X0.0Y0.0G42;XY回坐標原點N0164 M30;程序結束切削矩形宏程序，直刀路線如圖12-3和12-4所示。O0200N0201 G01X-#4F100.0;B-CN0202 G01Y-#5;C-DN0203 G01X#4;D-EN0204 G01Y#5;E-BN0205 M99;返回主程序切削內內腔兩端余量宏程序，走刀路線如圖12-5所示。O0300N0301 G01X48.0Y29.0F100；A-BN0302 G01X-48.0；B-CN0303 G01X-35.0Y0.0；C-DN0304 G01

33、X-48.0Y-29.0；D-EN0305 G01X48.0；E-FN0306 G01X35.0Y0.0；F-GN0307 G01X48.0Y29.0;G-BN0308 M99;返回主程序切削曲線輪廓宏程序，走刀路線如圖12-6所示。O0400N0401 G01X-53.0F100.0；B-CN0402 G03X-63.0Y34.0R10.0；C-DN0403 G01Y20.365；D-EN0404 G03X-58.8Y12.219R10.0；E-FN0405 G02X-58.8Y-12.219R15.0；F-GN0406 G03X-63.0Y-20.365R10.0；G-HN0407 G01Y-34.0；H-